當(dāng)你想買(mǎi)一臺(tái)數(shù)控雕刻機(jī)時(shí)，你需要多少軸 數(shù)控雕刻機(jī)套件?這是每個(gè)數(shù)控雕刻機(jī)買(mǎi)家都會(huì)遇到的問(wèn)題，那么，讓我們開(kāi)始對(duì)3軸、4軸和五軸數(shù)控雕刻機(jī)進(jìn)行比較。
了解數(shù)控雕刻機(jī)套件的3軸、4軸、4軸和5軸
5軸：XYZAB、XYZAC、XYZBC（主軸可左右旋轉(zhuǎn) 180° 大約。）
4軸：XYZA、XYZB、XYZC（4軸聯(lián)動(dòng)）
第四軸：YZA、XZA（4軸聯(lián)動(dòng)）
3軸：XYZ（3軸聯(lián)動(dòng)）
A、B或C軸分別對(duì)應(yīng)X、Y、Z旋轉(zhuǎn)軸。
五軸數(shù)控雕刻機(jī)
這些特定的數(shù)控雕刻機(jī)可以同時(shí)沿著 3 個(gè)不同的軸行進(jìn)。
X 軸：從左到右
Y 軸：從前到后
Z軸：上下
三軸數(shù)控雕刻機(jī)可同時(shí)移動(dòng)三個(gè)軸：X 軸、Y 軸和 Z 軸。沿 X 軸切割時(shí)，雕刻刀頭會(huì)從左向右移動(dòng)；沿 Y 軸切割時(shí)，雕刻刀頭會(huì)從前向后移動(dòng)；沿 Z 軸切割時(shí)，雕刻刀頭會(huì)上下移動(dòng)。這類(lèi)機(jī)器主要用于切割平面、二維和 2.5 維零件。無(wú)論是平面雕刻還是圓形雕刻，都可以理解為平面雕刻，其計(jì)算方式基于脈沖。
第四軸數(shù)控銑床
一般情況下，三軸數(shù)控銑床套件上會(huì)加一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，也叫A軸，也就是第四個(gè)旋轉(zhuǎn)軸數(shù)控銑床。如何辨別真正的四軸數(shù)控銑床套件呢？我們舉一個(gè)常見(jiàn)的四軸數(shù)控銑床套件的例子。3D圓柱路由，由一個(gè)圓形短棍切割或雕刻一個(gè)3D佛陀，這個(gè)作品有4個(gè)軸，但只與三軸數(shù)控系統(tǒng)配合使用，它使用X軸或Y軸來(lái)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸，真正的工作者是三軸數(shù)控機(jī)床或旋轉(zhuǎn)的四軸數(shù)控機(jī)床。
五軸數(shù)控雕刻機(jī)
四軸數(shù)控雕刻機(jī)工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)兩面加工，這是三軸數(shù)控雕刻機(jī)所不具備的。四軸數(shù)控機(jī)床同樣有X、Y、Z軸，也就是XYZA、XYZB、XYZC，四軸聯(lián)動(dòng)，可以同時(shí)工作。
四軸 VS 第四軸
4軸是指機(jī)床同時(shí)進(jìn)行X、Y、Z、A軸的運(yùn)動(dòng)，4軸代表機(jī)床上的4個(gè)方向，通常X軸代表左右方向，Y軸為前后方向，Z軸為上下方向，A軸為旋轉(zhuǎn)軸正負(fù)方向，第4軸是指機(jī)床只能同時(shí)進(jìn)行X、Y、Z、A軸的運(yùn)動(dòng)。
3軸不能同時(shí)執(zhí)行4軸的聯(lián)動(dòng)。四軸數(shù)控雕刻機(jī)大致分為2種，一種是4軸平面雕刻機(jī)，一種是4軸3D數(shù)控雕刻機(jī)。顧名思義，第四軸平面雕刻機(jī)僅在材料的一側(cè)進(jìn)行雕刻或切割。
第4軸3D加工意味著機(jī)器可以執(zhí)行3D旋轉(zhuǎn)雕刻或切割，但 3 個(gè)軸 X、Y 和 Z 中的一個(gè)轉(zhuǎn)換為 A 軸進(jìn)行路由。我們解釋這兩種類(lèi)型的3D不同角度的數(shù)控機(jī)床：
1、概念上，4axis與4th axis的區(qū)別在于X,Y,Z,A4軸聯(lián)動(dòng)是否可以同時(shí)執(zhí)行。
2、從機(jī)床的控制系統(tǒng)來(lái)看，四軸數(shù)控機(jī)床采用4軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，第4軸采用3軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)。
3、4軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)信號(hào)采用4軸信號(hào)傳輸，信號(hào)損耗小，3軸聯(lián)動(dòng)采用3軸信號(hào)傳輸，比4軸少一個(gè)信號(hào)。
4、從雕刻效果來(lái)看，4軸比4軸加工點(diǎn)更多，加工更均勻，死角更小，外觀更美觀。
5、與機(jī)床方向不同。4軸刀尖指向的方向可以隨時(shí)改變。第4軸的刀尖始終指向工件的中心。4軸比4軸更先進(jìn)，更可靠。4軸是機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)。3D數(shù)控雕刻機(jī)。重要的是， 60% 的3D市場(chǎng)上的數(shù)控雕刻機(jī)都是四軸的。選擇四軸雕刻機(jī)時(shí)3D數(shù)控機(jī)床，不僅要區(qū)分4軸和4th軸，還要分析其自身的加工條件，如工件的尺寸、重量、硬度、加工方法等。
五軸數(shù)控雕刻機(jī)
這些銑刨機(jī)有點(diǎn)像3軸或四軸數(shù)控銑刨機(jī)套件，但它們多了兩個(gè)可移動(dòng)的軸。由于這些額外的軸能夠同時(shí)切割材料的5個(gè)邊緣，因此可以縮短項(xiàng)目時(shí)間。然而，由于這些機(jī)器的X軸較長(zhǎng)，因此穩(wěn)定性和精度會(huì)有所下降，因此可能需要比3軸或四軸數(shù)控銑刨機(jī)套件投入更多的精力。
五軸數(shù)控加工中心具有高效、高精度的特點(diǎn)，工件一次裝夾即可加工五面體。如果配備五軸聯(lián)動(dòng)高端數(shù)控系統(tǒng)，還可以對(duì)復(fù)雜的空間曲面進(jìn)行高精度加工，更適合加工汽車(chē)零部件、飛機(jī)結(jié)構(gòu)件等現(xiàn)代模具。五軸立式加工中心的回轉(zhuǎn)軸有兩種方式，一種是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸，設(shè)置在床身上的工作臺(tái)可以繞X軸旋轉(zhuǎn)，定義為A軸，A軸的一般工作范圍為+30度到-120度。工作臺(tái)中間還有一個(gè)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，在圖示位置繞Z軸旋轉(zhuǎn)，定義為C軸，C軸旋轉(zhuǎn) 360°這樣，通過(guò)A軸和C軸的組合，除了工件底面固定在工作臺(tái)上，5軸加工中心可以加工其余5個(gè)面。A軸和C軸的最小分度值一般為0.001度，從而可以將工件細(xì)分為任意角度，可以加工傾斜面、傾斜孔等。如果A軸和C軸與X、Y、Z 3個(gè)直線軸聯(lián)動(dòng)，則可以加工復(fù)雜的空間曲面。當(dāng)然，這需要高端數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和軟件的支持。這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主軸的剛性很好，制造成本也比較低。但是，一般工作臺(tái)不能設(shè)計(jì)得太大，承重能力也較小，尤其是當(dāng)A軸回轉(zhuǎn)大于或等于90度時(shí)，工件在切削時(shí)會(huì)給工作臺(tái)帶來(lái)很大的承重力矩。另一種是依靠立式主軸頭的旋轉(zhuǎn)，主軸前端是一個(gè)回轉(zhuǎn)頭，可以繞Z軸旋轉(zhuǎn) 360° 成為C軸。回轉(zhuǎn)頭還帶有一個(gè)可以繞X軸旋轉(zhuǎn)的A軸，一般可以達(dá)到±90度以上，實(shí)現(xiàn)上述同樣的功能。這種設(shè)置方式的好處是主軸加工非常靈活，工作臺(tái)也可以設(shè)計(jì)的很大，客機(jī)巨大的機(jī)身、巨大的發(fā)動(dòng)機(jī)殼體都可以在這種類(lèi)型的加工中心上加工。這種設(shè)計(jì)還有一個(gè)很大的好處：當(dāng)我們用球面銑刀加工曲面時(shí)，當(dāng)?shù)毒咧行木€垂直于加工表面時(shí)，由于球面銑刀頂點(diǎn)的線速度為零，頂點(diǎn)切削的工件表面質(zhì)量會(huì)很差。采用主軸回轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)，使主軸相對(duì)工件旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，使球面銑刀避開(kāi)頂點(diǎn)切削，保證一定的線速度，提高表面加工質(zhì)量。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于模具的高精度曲面加工很受歡迎，這是轉(zhuǎn)臺(tái)式加工中心難以實(shí)現(xiàn)的。為了達(dá)到旋轉(zhuǎn)的高精度，高端的旋轉(zhuǎn)軸還配有圓光柵反饋，分度精度在幾秒之內(nèi)。當(dāng)然，該類(lèi)主軸的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本也較高。
真五軸 VS 假五軸
真5軸有RTCP功能，可以根據(jù)主軸擺長(zhǎng)和旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)機(jī)械坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換，編制程序時(shí)只需要考慮工件坐標(biāo)，不需要考慮主軸擺長(zhǎng)和旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)位置。是否是真5軸，和5軸是否聯(lián)動(dòng)沒(méi)有關(guān)系，假5軸也可以是5軸聯(lián)動(dòng)，主軸如果帶RTCP真5軸算法，就是做分度加工，帶RTCP功能的真5軸只需要設(shè)定一個(gè)坐標(biāo)系，對(duì)刀具只需要設(shè)定一次坐標(biāo)，假5軸省事很多。
具有RTCP功能的數(shù)控系統(tǒng)，可直接使用刀尖編程，無(wú)需考慮旋轉(zhuǎn)軸的中心距。應(yīng)用RTCP模式后，五軸數(shù)控加工的編程可以直接以刀尖為目標(biāo)，而不再需要以旋轉(zhuǎn)主軸頭的中心為目標(biāo)，編程將變得更加簡(jiǎn)單高效。
對(duì)于偽5軸雙轉(zhuǎn)臺(tái)，需要設(shè)置多個(gè)坐標(biāo)才能達(dá)到分度加工的目的。但如果是5軸擺頭，則無(wú)法完成分度加工，因?yàn)?軸擺頭在向下加工時(shí)并不是單一的Z運(yùn)動(dòng)，而是Z隨X或Y一起移動(dòng)。此時(shí)偽5軸編程會(huì)很麻煩，調(diào)試起來(lái)也會(huì)比較困難，而且此時(shí)也無(wú)法使用3軸偏置功能。
哪款數(shù)控雕刻機(jī)最適合您？
雖然這些雕刻機(jī)的功能看似簡(jiǎn)單，但它們卻是非常精密和先進(jìn)的技術(shù)。如果您想讓您的設(shè)計(jì)更具創(chuàng)意，建議您投資購(gòu)買(mǎi)4軸或五軸數(shù)控雕刻機(jī)套件，但3軸或四軸數(shù)控雕刻機(jī)套件通常更實(shí)惠。
現(xiàn)在您已經(jīng)了解了雕刻機(jī)的工作原理，您可以更好地理解不同型號(hào)之間的差異。
五軸數(shù)控機(jī)床比三軸數(shù)控機(jī)床多出兩個(gè)軸進(jìn)行切割。這些銑刨機(jī)能夠同時(shí)切割一塊材料的五個(gè)側(cè)面，從而提升了操作員的操作能力和靈活性。與三軸數(shù)控機(jī)床不同，這些機(jī)床通常用于切割大型3D零件。此外，五軸數(shù)控機(jī)床擁有更高的龍門(mén)架和更長(zhǎng)的X軸，這使得它們能夠切割更大的零件；然而，這也帶來(lái)了巨大的成本；龍門(mén)架越高，X軸越長(zhǎng)，機(jī)床的精度和穩(wěn)定性就越差。為了實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量控制，應(yīng)盡可能限制龍門(mén)架的h8和X軸的長(zhǎng)度。
盡管雕刻機(jī)看起來(lái)像簡(jiǎn)單的機(jī)器，但它們是高度復(fù)雜的技術(shù)，需要一定的專(zhuān)業(yè)知識(shí)才能操作。五軸數(shù)控機(jī)床往往比傳統(tǒng)的三軸類(lèi)型更昂貴，但最終提供了更大的靈活性并使用戶(hù)能夠在設(shè)計(jì)上更具創(chuàng)造力。
您需要多少個(gè)軸？
您可能見(jiàn)過(guò)一些數(shù)控銑床配備七軸、九軸甚至十一軸。雖然如此多的額外軸數(shù)似乎難以想象，但這種驚人幾何形狀的解釋其實(shí)很簡(jiǎn)單。
當(dāng)您處理具有多個(gè)車(chē)削主軸的機(jī)器時(shí)，您可能會(huì)說(shuō)，您已經(jīng)擁有更多軸。
例如，我們有配備第二主軸和下部轉(zhuǎn)塔的機(jī)器。在這些機(jī)器上，您將擁有多個(gè)軸：頂部轉(zhuǎn)塔將有 2 個(gè)軸，下部轉(zhuǎn)塔有 4 個(gè)軸，然后您還有同樣有 2 個(gè)軸的對(duì)置主軸。這些機(jī)器最多可以有 2 個(gè)軸。
像航空航天閥門(mén)這樣的部件，可以在五軸數(shù)控機(jī)床上加工。或者，我們也可以在多軸數(shù)控銑床上加工，這種銑床擁有一個(gè)旋轉(zhuǎn)B軸和兩個(gè)C軸的雙主軸，以及X、Y和Z軸。此外，它還有一個(gè)下部轉(zhuǎn)塔，可以提供第二個(gè)X軸和Z軸。這樣一來(lái)，它就擁有了更多的軸，但零件本身的幾何形狀保持不變。
那么您的業(yè)務(wù)需要多少個(gè)軸？
正如制造業(yè)中常見(jiàn)的情況一樣，這個(gè)問(wèn)題的答案取決于您的具體應(yīng)用。請(qǐng)看以下示例：
渦輪葉片是一種自由曲面，可能相當(dāng)復(fù)雜。精加工這種葉片的最有效方法是使用五軸，使刀具沿葉片翼型螺旋狀移動(dòng)。如果您將葉片索引到某個(gè)位置，然后使用 3 個(gè)線性軸對(duì)其進(jìn)行表面加工，則可以使用三軸進(jìn)行加工，但這通常不是最有效的方式。
零件的幾何形狀將告訴您是否需要 3、4 或五軸配置。
然而，重要的是要記住，您需要的軸數(shù)不僅僅取決于一個(gè)零件。零件本身會(huì)決定很多，但同時(shí)也取決于車(chē)間想要完成的任務(wù)。
客戶(hù)可能會(huì)給我一個(gè)零件，比如一個(gè)鈦合金航空支架，我可能會(huì)說(shuō)：“這個(gè)零件非常適合五軸數(shù)控銑床，但他們可能計(jì)劃制造一些更適合我們某臺(tái)機(jī)床的零件。” 雖然這臺(tái)多功能機(jī)床的優(yōu)化程度可能不如五軸數(shù)控機(jī)床，但它或許能為客戶(hù)提供長(zhǎng)期計(jì)劃中涉及的車(chē)床、軸類(lèi)或卡盤(pán)加工的機(jī)會(huì)。
另一件需要考慮的事情是工作范圍，你能把最大尺寸的零件放進(jìn)機(jī)器，同時(shí)還能進(jìn)行刀具更換和零件轉(zhuǎn)移？這需要了解數(shù)控機(jī)床的功能以及它能做什么和不能做什么。
